河南省糞肥養(yǎng)分供需及土地承載力時(shí)空差異特征分析

張大牛 沈玉君 程紅勝 張朋月 周海賓 丁京濤

摘要：為促進(jìn)河南省種養(yǎng)循環(huán)模式的優(yōu)化發(fā)展，構(gòu)建與承載能力相匹配的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，基于養(yǎng)分平衡理論，以氮、磷為流通元素量化分析2014—2018年河南省各市作物糞肥養(yǎng)分需求、畜禽糞肥養(yǎng)分供給及土地承載力時(shí)空差異特征。從空間尺度來看，河南省作物糞肥養(yǎng)分需求和畜禽糞肥養(yǎng)分供給集中在以商丘、周口、南陽、駐馬店、信陽為代表的豫南地區(qū)，中西部畜禽糞污土地承載壓力較大，鶴壁、濟(jì)源、三門峽、平頂山、漯河5市已超出其土地承載能力。從時(shí)間尺度來看，作物糞肥養(yǎng)分需求呈小幅度增加趨勢，超一半地市平均年遞增在2%以內(nèi)，而鄭州、信陽呈降低趨勢;畜禽糞肥養(yǎng)分供給呈不同幅度下降趨勢，平均年遞減在3%～10%之間，河南省畜禽糞污土地承載能力在逐年增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：河南省;畜禽糞污;氮磷養(yǎng)分;土地承載力

中圖分類號： X713? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）10-0217-09

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)在全球農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有較大比重，是人類日常蛋白質(zhì)攝取的重要來源[1]。同時(shí)，畜禽糞污也是造成環(huán)境污染的主要因素。據(jù)《全國第二次污染源普查公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示[2]，2017年我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物排放量為：化學(xué)需氧量1 000.53萬t、氨氮11.09萬t、總氮59.63萬t、總磷11.97萬t，分別約占農(nóng)業(yè)源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷排放總量的94%、51%、42%、56%。多年來，我國不斷推進(jìn)畜禽糞污的資源化利用。2017年，國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》[3]，原農(nóng)業(yè)部及各部委也在不斷加強(qiáng)畜禽糞污處理利用方面的工作[4-6]。目前，糞肥還田仍是畜禽糞污資源化利用較為經(jīng)濟(jì)可行的手段[7]。然而，由于種養(yǎng)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致糞污無法被農(nóng)田完全消納，對環(huán)境造成巨大影響。因此，明晰區(qū)域糞污養(yǎng)分的供給與需求，準(zhǔn)確判定消納土地的承載能力是合理規(guī)劃種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)布局、從根源上解決養(yǎng)殖污染問題的關(guān)鍵。

承載力量化主要是基于養(yǎng)分平衡理論，由于研究區(qū)域之間的差異和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的匱乏，科學(xué)選取參數(shù)是準(zhǔn)確測算作物糞肥養(yǎng)分需求的關(guān)鍵。姜彩紅等引入養(yǎng)分消耗校正系數(shù)來確定作物依靠施肥來獲取的養(yǎng)分量[8-9]。潘瑜春等在研究北京市平谷區(qū)農(nóng)用地畜禽承載潛力時(shí)，認(rèn)為由畜禽糞便提供的養(yǎng)分取值50%較為合適[10]。目前，也有學(xué)者試圖量化作物養(yǎng)分輸入來源，但測算結(jié)果可能存在一定誤差[11-15]。2018年原農(nóng)業(yè)部頒布了《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》[16]（下稱《指南》），就相關(guān)系數(shù)的取值給出參考依據(jù)，以期準(zhǔn)確評估區(qū)域承載狀況，指導(dǎo)各地加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用。依據(jù)《指南》制定的方法，更多研究偏重于對區(qū)域糞污土地承載現(xiàn)狀做空間尺度分析[17-19]，而對于不同年份之間的對比分析及演變規(guī)律的探究尚不多見。分析承載力的年際變化，能夠?yàn)閰^(qū)域養(yǎng)殖、種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出更為優(yōu)化的建議。

河南省是農(nóng)業(yè)大省，畜牧業(yè)發(fā)達(dá)，畜禽飼養(yǎng)量約占全國的1/10[20]。有學(xué)者估算了我國各?。ㄊ?、區(qū)）畜禽糞尿資源中的氮、磷含量，河南省位居首位[21]，探明河南省畜禽糞污土地承載能力就顯得尤為重要。因此，本研究以氮、磷為流通元素，系統(tǒng)分析了河南省2014—2018年間各市作物糞肥養(yǎng)分需求、畜禽糞肥養(yǎng)分供給及畜禽糞污土地承載力的時(shí)空差異，以期把握糞肥養(yǎng)分供需規(guī)律及承載力發(fā)展趨勢，為河南省種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 作物糞肥養(yǎng)分需求量

作物糞肥養(yǎng)分需求量是指區(qū)域作物在生長周期內(nèi)，依靠畜禽糞肥提供的養(yǎng)分量，見公式（1）。

M=[∑ci×di（N/P）]×a×br（N/P）。（1）

式中：M代表區(qū)域內(nèi)作物生長需要依靠畜禽糞便提供的養(yǎng)分（氮/磷）總量，t;ci代表區(qū)域內(nèi)第i類作物的年產(chǎn)量，t;di（N/P）代表區(qū)域內(nèi)收獲第i類作物所需要的養(yǎng)分量，kg/t;a代表區(qū)域內(nèi)作物生長依靠施肥來提供養(yǎng)分的部分占總需求養(yǎng)分的比例，%;b代表區(qū)域內(nèi)畜禽糞肥養(yǎng)分在總施肥養(yǎng)分中的占比，%;r（N/P）代表區(qū)域糞肥養(yǎng)分元素的當(dāng)季利用率。

根據(jù)2015—2019年《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》[22]（下稱《年鑒》）確定河南省主要作物種類及產(chǎn)量，選擇小麥、玉米、稻谷、大豆、棉花、薯類、蔬菜、瓜果、油料、煙葉作為研究對象，參考《指南》及鄭莉等的研究結(jié)果“確定各類作物每形成1 t產(chǎn)量所需要的氮、磷養(yǎng)分量（表1）”[23-24]。全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心公布的《測土配方施肥土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)集》顯示，河南省土壤有機(jī)質(zhì)含量為15.83 g/kg，全氮含量為0.955 g/kg，有效磷含量為15.3 mg/kg[25]。參照《指南》，確定河南省土壤氮磷養(yǎng)分分級為Ⅱ級，取值45%，氮素當(dāng)季利用率取值25%，磷素當(dāng)季利用率取值30%，糞肥占施比例參考李占等的研究[26]，取值20%。

1.2 畜禽糞肥養(yǎng)分供給量

1.2.1 畜禽糞尿產(chǎn)生量

畜禽糞尿產(chǎn)生量是指區(qū)域畜禽在養(yǎng)殖過程中，糞、尿的產(chǎn)生量，某類畜禽的糞、尿產(chǎn)生量見公式（2）、公式（3）。

GUγ=10 000×Hγ×Kγ×Uγ1 000;（2）

GVγ=10 000×Hγ×Kγ×Vγ1 000。（3）

式中：GUγ、GVγ分別代表第γ種畜禽的糞、尿產(chǎn)生量，t;Hγ代表第γ種畜禽的養(yǎng)殖量，萬頭或萬只或萬羽;Kγ代表第γ種畜禽的養(yǎng)殖周期，d;Uγ、Vγ分別代表第γ種畜禽的糞、尿排泄系數(shù)，kg/（d·頭）。

本研究選取河南省主要畜種牛、羊、豬、家禽為研究對象，其飼養(yǎng)量數(shù)據(jù)來源于《年鑒》。參考朱建春等的研究[27]，以出欄量作為豬的飼養(yǎng)量，飼養(yǎng)周期確定為199 d;取年末存欄量作為牛、羊及家禽的飼養(yǎng)量，牛、羊的飼養(yǎng)周期為365 d，家禽的飼養(yǎng)周期為210 d。參考劉曉勇等的研究[28]，確定各類畜禽的糞、尿排泄系數(shù)及畜禽糞尿中的氮、磷養(yǎng)分含量（表2）。

1.2.2 畜禽糞尿養(yǎng)分產(chǎn)生量

畜禽糞尿養(yǎng)分產(chǎn)生量是指區(qū)域畜禽在生長周期內(nèi)，產(chǎn)生的糞、尿中所含有的養(yǎng)分量，畜禽糞尿氮、磷養(yǎng)分產(chǎn)生量見公式（4）、公式（5）。

TN=∑（GUγ×αNγ+GVγ×βNγ）;（4）

TP=∑（GUγ×αPγ+GVγ×βPγ）。（5）

式中：TN、TP分別代表區(qū)域內(nèi)畜禽糞尿中氮、磷養(yǎng)分總量，t;αNγ、αPγ分別代表第γ種畜禽糞便中氮、磷養(yǎng)分的含量，%;βNγ、βPγ分別代表第γ種畜禽尿液中氮、磷養(yǎng)分的含量，%。

1.2.3 畜禽糞肥養(yǎng)分供給量

畜禽糞肥養(yǎng)分供給量是指區(qū)域內(nèi)畜禽糞尿在經(jīng)過收集、處理和貯存，畜禽糞肥中所留存的養(yǎng)分量，畜禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給量見公式（6）、公式（7）。

TN′=TN×εN;（6）

TP′=TP×εP。（7）

式中：TN′、TP′分別代表區(qū)域內(nèi)畜禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給總量，t;εN、εP分別代表畜禽糞污在不同處理工藝下的氮、磷養(yǎng)分留存率，%。

參考規(guī)模養(yǎng)殖場糞污資源化利用第三方評估結(jié)果，固體糞便堆肥、污水氧化塘貯存或厭氧發(fā)酵后農(nóng)田利用是河南省畜禽糞污處理的主要模式。依據(jù)《指南》給出的畜禽糞污在不同處理工藝下的氮、磷養(yǎng)分留存率，確定河南省糞污收集處理過程中氮養(yǎng)分留存率為62%，磷養(yǎng)分留存率為72%。

1.3 畜禽糞污土地承載力

1.3.1 畜禽糞污土地承載力實(shí)際值

畜禽糞污土地承載力實(shí)際值是指區(qū)域內(nèi)耕地承載的實(shí)際畜禽存欄量，以豬當(dāng)量表示，見公式（8）。

E=S+L1×10015+L2×10030+O×100250+Q×1992 500。（8）

式中：E代表區(qū)域豬當(dāng)量畜禽養(yǎng)殖總量，萬頭或萬只或萬羽;L1、L2、O、Q分別代表豬、奶牛、肉牛、羊、家禽的養(yǎng)殖量，萬頭或萬只或萬羽。

1.3.2 畜禽糞污土地承載力理論值

畜禽糞污土地承載力理論值是指在土地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行的條件下，一定區(qū)域內(nèi)耕地、林地和草地等所能承載的最大畜禽存欄量，見公式（9）。

W=MρN/P×10-4。（9）

式中：W代表畜禽糞污土地承載力理論值（豬當(dāng)量畜禽可載總量），萬頭;ρN/P代表單位豬當(dāng)量糞肥氮或磷養(yǎng)分供給量，kg。

參考《指南》，綜合考慮畜禽糞污在各個(gè)過程中的損失，確定ρN取值7 kg，ρP取值1.2 kg。

1.3.3 畜禽糞污土地承載力飽和度指數(shù)

畜禽糞污土地承載力飽和度指數(shù)表征區(qū)域畜禽糞污土地承載風(fēng)險(xiǎn)，本研究以承載力理論值與實(shí)際值的比值表示，見公式（10）。

θ=WE。（10）

式中：θ代表畜禽糞污土地承載力飽和度指數(shù)，本研究以滿載狀態(tài)（θ=1）為基準(zhǔn)設(shè)定4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級（表3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 作物糞肥養(yǎng)分需求時(shí)空特征

圖1為河南省作物糞肥養(yǎng)分需求時(shí)空特征。其中，空間分布差異以各市5年糞肥氮、磷養(yǎng)分需求量均值反映。河南省作物糞肥氮、磷養(yǎng)分需求分布特征與作物播種面積趨同，豫北（鶴壁除外）、豫東、豫南糞肥養(yǎng)分需求空間較大，豫西及豫北的鶴壁則有較小需求空間。其中，商丘、周口、南陽、駐馬店、信陽糞肥氮養(yǎng)分需求量超過8萬t/年，均占總量的9%以上，除信陽外其余4地磷養(yǎng)分需求量均在 2萬t/年以上，均占總量的11.5%以上，5地糞肥氮、磷養(yǎng)分需求之和均為全省糞肥養(yǎng)分總需求量的58%;鶴壁、濟(jì)源、三門峽平均氮養(yǎng)分需求量低于1.5萬t/年，磷養(yǎng)分需求量低于0.5萬t/年。

2014—2018年，河南省主要作物產(chǎn)量及種植比例穩(wěn)定，作物糞肥氮、磷養(yǎng)分的總需求變化不明顯，2018年氮養(yǎng)分需求量最大，為93.39萬t;2014年最小，為87.85萬t;2017年磷養(yǎng)分需求量最大，為20.39萬t，2014年最小，為19.52萬t。由圖2可知，近年來，河南省多地市種植結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，作物播種面積呈小幅增加趨勢，導(dǎo)致糞肥氮、磷養(yǎng)分需求變化趨勢相近且逐年增長，平均年遞增保持在2%以內(nèi)。鄭州農(nóng)作物播種面積由2014年的 48.622萬hm2 減至2018年的42.329萬hm2，信陽由125.740萬hm2縮減至116.003萬hm2，其氮、磷養(yǎng)分需求均呈現(xiàn)降低趨勢;洛陽、平頂山、三門峽、駐馬店、南陽作物播種面積增長明顯，其作物糞肥氮、磷養(yǎng)分需求變化高于平均水平。另外，焦作、許昌、濟(jì)源作物糞肥氮養(yǎng)分需求總體呈現(xiàn)小幅增長趨勢，磷養(yǎng)分需求小幅降低，其原因在于這3市對氮養(yǎng)分需求較大作物種植比例的提升。以焦作為例，2014年焦作市油料作物種植比例為2%，2018年增長至3%，小麥、玉米種植比例分別增長3%、2%，蔬菜種植比例降低3%，該種植結(jié)構(gòu)的變化是導(dǎo)致氮、磷養(yǎng)分需求變化趨勢不一致的根本原因。綜上所述，河南省糞肥養(yǎng)分需求潛力巨大，且處于小幅增長趨勢。

2.2 畜禽糞肥養(yǎng)分供給時(shí)空特征

從空間分布來看，河南省總體畜禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給基本一致，豫北地區(qū)存有差異。畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和結(jié)構(gòu)是造成區(qū)域糞肥養(yǎng)分供給差異的根本原因，河南省畜禽養(yǎng)殖規(guī)模排名前五的地市分別為駐馬店、南陽、周口、商丘、信陽，畜禽糞肥養(yǎng)分供給主要集中在豫南地區(qū)。其中，駐馬店、南陽、周口、商丘糞肥氮養(yǎng)分供給超10萬t，其和占全省糞肥總養(yǎng)分供給的43%，糞肥磷養(yǎng)分供給超1.6萬t，其和占總養(yǎng)分供給的45%;三門峽、濟(jì)源氮養(yǎng)分供給低于2.5萬t，三門峽、濟(jì)源、焦作、鶴壁磷養(yǎng)分供給低于0.5萬t。河南省不同地市禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給空間分布差異明顯（圖3）。

從河南省整體供給變化來看，畜禽養(yǎng)殖總量由2014年的14 235.05萬頭降低至2018年的 11 085.33萬頭，糞肥養(yǎng)分供給總量呈現(xiàn)遞減趨勢，氮養(yǎng)分由2014年的144.46萬t降低到2018年的 112.15萬t;磷養(yǎng)分由2014年的20.30萬t降低到2018年的15.71萬t。圖4為河南省各市2014—2018年畜禽糞肥養(yǎng)分供給的平均變化趨勢圖，從局部來看，多地市畜禽養(yǎng)殖量在逐年遞減，畜禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給呈現(xiàn)不同幅度的下降，平均年遞減在3%～10%之間。5年內(nèi)，鄭州、焦作2地畜禽養(yǎng)殖總量削減了238.11萬、156.94萬頭，降幅分別為48%、40%，氮、磷養(yǎng)分供給變化明顯;濮陽、漯河、商丘、周口氮養(yǎng)分供給呈上升趨勢，磷養(yǎng)分呈下降趨勢。以濮陽為例，5年間豬、牛、羊的養(yǎng)殖量分別削減了45.65萬頭、19.19萬頭、16.11萬只，家禽養(yǎng)殖量增加了 1 202.97 萬羽，養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)由2014年的 39 ∶26 ∶6 ∶30 （豬 ∶牛 ∶羊 ∶家禽）轉(zhuǎn)變?yōu)?018年的37 ∶7 ∶6 ∶50，是造成氮、磷養(yǎng)分供給趨勢差異的根本原因。綜上所述，河南省畜禽糞肥養(yǎng)分供給能力巨大，且呈現(xiàn)下降趨勢。

2.3 畜禽糞污土地承載力變化特征

本研究分別以氮、磷元素為測算基準(zhǔn)，得到河南省畜禽糞污土地承載力理論值與實(shí)際值，具體見表4。氮測算結(jié)果顯示河南省2014、2015年畜禽糞污土地承載力超出閾值，磷測算結(jié)果表明始終未超載，仍有一定承載空間。圖5為河南省各地市畜禽糞污土地承載力飽和度可視化圖。以氮為基準(zhǔn)的測算結(jié)果表明，河南省畜禽糞污土地承載力超載地區(qū)集中在中西部;5年間，鶴壁、濟(jì)源、三門峽、洛陽、平頂山、許昌、漯河始終處于Ⅰ、Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。另外，河南省承載壓力呈現(xiàn)持續(xù)減弱的趨勢，且變化幅度較大。在研究時(shí)段內(nèi)，河南省超載城市由13個(gè)減至7個(gè)，Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)城市減少5個(gè)，Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)城市增加7個(gè);安陽、濮陽、商丘、周口、信陽始終處于Ⅲ級以下風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，且自2015年起，焦作、商丘、周口、信陽始終處于第Ⅳ風(fēng)險(xiǎn)等級，承載狀況良好。以磷為基準(zhǔn)的測算結(jié)果表明，5年間，鶴壁、濟(jì)源、三門峽、平頂山、漯河始終處于超載狀態(tài)。就變化而言，同2014年相比，2015年各地市承載壓力變化不明顯，新鄉(xiāng)、焦作、洛陽、信陽均降低1個(gè)等級;以2016年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，鄭州、許昌降至Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)，不再超載，南陽、駐馬店、開封陸續(xù)降低至由Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)，至2018年，超載地區(qū)還有鶴壁、濟(jì)源、三門峽、平頂山、漯河5地，其余地市畜禽糞污土地承載狀況良好。綜上所述，河南省中西部承載壓力較大，鶴壁、濟(jì)源、三門峽、平頂山、漯河5地超出承載閾值，其余地市承載風(fēng)險(xiǎn)在逐漸降低。

3 討論

2014—2018年，河南省耕地面積及種植結(jié)構(gòu)變化不顯著，承載壓力主要來源于畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的變化。2014年，河南省根據(jù)《農(nóng)業(yè)部和財(cái)政部關(guān)于印發(fā)〈2014年畜牧發(fā)展扶持資金實(shí)施指導(dǎo)意見〉的通知》[29]，頒布了《河南省2014年畜禽標(biāo)準(zhǔn)化健康養(yǎng)殖項(xiàng)目實(shí)施方案的通知》等一系列政策[30-32]，對養(yǎng)殖業(yè)給予一定力度的資金扶持，激勵(lì)畜禽規(guī)模場的建設(shè)。2014—2015年河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好，實(shí)際養(yǎng)殖總量超出以氮測算的理論承載能力。為減少畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放對生態(tài)環(huán)境的破壞，參照國家有關(guān)指示[33]，2016年河南省設(shè)定了有關(guān)禁養(yǎng)區(qū)和限養(yǎng)區(qū)劃定調(diào)整的工作方案，并對畜禽養(yǎng)殖污染物減排工作提出了具體要求[34-37]，至此以后畜禽養(yǎng)殖總量有所降低，均未超出區(qū)域承載能力。

參考河南省近年來畜禽糞污土地承載狀況，為降低超載地市的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)種養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展，本研究提出以下解決途徑。

一是合理配置養(yǎng)殖規(guī)模，就近消納畜禽糞污。各地市要結(jié)合土地資源狀況和作物種植類型去判定區(qū)域?qū)π笄菁S污的消納能力，在此基礎(chǔ)上，以種定養(yǎng)，從源頭上解決養(yǎng)殖超載的問題。由于漯河、濟(jì)源、鶴壁3個(gè)超載地市分別臨近仍有消納空間的周口、焦作、安陽，可以嘗試實(shí)現(xiàn)畜禽糞肥的跨區(qū)域協(xié)同利用。以漯河市為例，在畜禽肉蛋滿足本地居民需求的基礎(chǔ)上，適當(dāng)削減部分養(yǎng)殖量;同時(shí)，將仍冗余的畜禽糞肥轉(zhuǎn)運(yùn)至鄰近的周口市異地消納，以有效降低養(yǎng)殖污染風(fēng)險(xiǎn)。

二是倡導(dǎo)畜禽糞污肥料化利用模式，提高糞肥施用比例。根據(jù)我國現(xiàn)階段實(shí)況，糞肥施用占比取值在20%左右[19，23，26]，仍需大量施用化肥，長期如此會導(dǎo)致土壤性狀惡化。謝軍等的研究表明，有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮可有效提高作物產(chǎn)量[38-39]。本研究假設(shè)2018年河南省糞肥占施比例提升至50%，則洛陽、平頂山、鶴壁、許昌、漯河、三門峽、濟(jì)源畜禽糞污土地承載力理論值變化見表5，糞肥中氮、磷養(yǎng)分均可被完全消納。

三是適當(dāng)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，促進(jìn)糞肥氮磷養(yǎng)分供需平衡。針對洛陽、平頂山、許昌3個(gè)Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)城市，可以通過微調(diào)種植結(jié)構(gòu)降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。以洛陽市為例，2018年畜禽養(yǎng)殖超載2.8萬頭，超負(fù)荷糞肥氮養(yǎng)分196 t，磷養(yǎng)分33.6 t。在符合國家糧食戰(zhàn)略安全，且保持作物播種面積基本恒定的條件下，可以適當(dāng)提高單位面積對氮、磷養(yǎng)分需求較大作物的種植比例。本研究假設(shè)通過提升大豆的種植比例，減少玉米播種面積來實(shí)現(xiàn)供需平衡。經(jīng)測算，在大豆產(chǎn)量為3 000 kg/hm2、玉米產(chǎn)量為 7 500 kg/hm2 的情況下，196 t糞肥氮養(yǎng)分大約需要0.25萬hm2大豆消納;若此部分耕地種植玉米，相比之下會少消納43 t的氮養(yǎng)分。因此，替換 1.13萬hm2 玉米種植面積來種植大豆就可以保證糞肥氮養(yǎng)分被完全消納，在此設(shè)想下，磷養(yǎng)分也能被完全消納。

4 結(jié)論

通過對2014—2018年河南省各市作物糞肥養(yǎng)分需求量、畜禽糞肥養(yǎng)分供給量以及畜禽糞污土地承載力的測算，得到以下結(jié)論。

（1）河南省作物糞肥養(yǎng)分需求集中在豫南和豫東地區(qū)，其中商丘、周口、南陽、駐馬店、信陽5地糞肥氮、磷養(yǎng)分需求之和均為全省糞肥養(yǎng)分總需求量的58%，呈現(xiàn)出與作物播種面積趨同的規(guī)律。河南省主要作物產(chǎn)量及種植比例比較穩(wěn)定，作物糞肥氮、磷養(yǎng)分的總需求變化不明顯;從局部來看，多市糞肥氮、磷養(yǎng)分需求呈小幅增長趨勢，平均年遞增保持在2%以內(nèi)。鄭州和信陽養(yǎng)分需求呈降低趨勢。

（2）河南省畜禽糞肥養(yǎng)分供給潛力巨大，主要集中在豫南地區(qū)。其中，駐馬店、南陽、周口、商丘糞肥氮養(yǎng)分供給占全省糞肥總養(yǎng)分供給的43%;磷養(yǎng)分供給占45%;由于多市畜禽養(yǎng)殖量在逐年遞減，畜禽糞肥氮、磷養(yǎng)分供給呈現(xiàn)不同幅度的下降，5年間平均年遞減在3%～10%之間。鄭州、焦作2地氮、磷養(yǎng)分供給變化明顯;濮陽、漯河、商丘、周口4地氮養(yǎng)分供給呈上升趨勢，磷養(yǎng)分呈下降趨勢。

（3）河南省畜禽糞污土地承載壓力集中在中西部，各市承載風(fēng)險(xiǎn)在逐漸降低。以氮元素為基準(zhǔn)的畜禽糞污土地承載力測算結(jié)果表明，鶴壁、濟(jì)源、三門峽、洛陽、平頂山、許昌、漯河超出理論承載能力，承載壓力呈現(xiàn)持續(xù)減弱的趨勢，且變化幅度較大。以磷為基準(zhǔn)的畜禽糞污土地承載力測算結(jié)果表明：鶴壁、濟(jì)源、三門峽、平頂山、漯河始終處于超載狀態(tài)，自2016年起，部分地市承載風(fēng)險(xiǎn)等級均有所降低，多市畜禽糞污土地承載狀況良好。

（4）針對河南省超載地市，本研究提出3種解決途徑：一是在滿足需求的基礎(chǔ)上合理削減養(yǎng)殖量，對于仍超出承載閾值的畜禽糞肥，可輸送至臨近可承載地區(qū)異地消納;二是倡導(dǎo)畜禽糞污的肥料化利用，在提高糞肥施用比例至50%的情況下，河南省耕地土壤可完全消納糞肥中氮、磷養(yǎng)分，且具備較大承載空間;三是在不改變耕地面積的條件下，微調(diào)種植結(jié)構(gòu)，通過種植單位面積對養(yǎng)分需求較大的作物來替代需求較小的作物，可額外消納一定量的畜禽糞肥。

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